論文の概要: Ultrafast and high resolution spatial light modulation for cold atoms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.18071v1
- Date: Tue, 18 Aug 2026 17:56:25 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-19 21:40:53.437737
- Title: Ultrafast and high resolution spatial light modulation for cold atoms
- Title（参考訳）: 低温原子の超高速・高分解能空間光変調
- Abstract要約: 本研究では,局所的な化学ポテンシャル,トンネルの振幅,オンサイト相互作用,人工磁束のパターンを時間依存で制御し,完全にプログラム可能なHubbardモデルの構築と数値検証を行う。
同じアーキテクチャは2次元のツイーザーの高速で任意の置換を行い、高速な誤り訂正符号の設計から光学的制約を分離する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 70.8440518934986
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Programmable arrays of ultracold atoms are a leading platform for quantum computation and simulation, enabling state-of-the-art implementations of quantum error correction, and analog simulations of Hubbard models that address open problems in condensed matter physics. In these systems, all local control is mediated through precisely shaped optical fields, and so the challenge of managing many-body quantum states becomes an exercise in optical design. In particular, one wishes for fast, flexible control with low disorder and heating, and access to large arrays with many atoms. An ideal optical system therefore must generate arbitrary patterns with high spatial resolution and low disorder, and alter these patterns on a timescale that is faster than the relevant atomic dynamics. Here, we present an optical system that is comparable to previous approaches in scale, while advancing all other axes. We demonstrate arbitrary pattern generation with $10^{-3}$ intensity resolution, a frame rate of $>84$ MFPS (megaframes per second), and a spatial resolution of $83 \times 52$ beam waists (with $11 \times 52$ waists accessible via a single $40$ GHz electro-optic modulator). These capabilities unlock a new class of experiments. We develop and numerically validate a scheme for fully programmable Hubbard models, with time-dependent control over local chemical potentials, tunneling amplitudes, on-site interactions, and patterns of artificial magnetic flux. The same architecture performs fast, arbitrary permutations of tweezers in 2D, decoupling optical constraints from the design of high-rate error-correcting codes.
- Abstract（参考訳）: 超低温原子のプログラム可能な配列は、量子計算とシミュレーションの主要なプラットフォームであり、量子エラー補正の最先端の実装と、凝縮物質物理学における開問題に対処するハバードモデルのアナログシミュレーションを可能にする。
これらのシステムでは、全ての局所制御は精密な形状の光学場を通して媒介されるため、多体量子状態を管理することの難しさは光学設計における演習となる。
特に、障害や加熱の少ない高速で柔軟な制御と、多くの原子を持つ大きなアレイへのアクセスが望まれている。
したがって、理想的な光学系は、高い空間分解能と低い障害を持つ任意のパターンを生成し、関連する原子動力学よりも高速な時間スケールでこれらのパターンを変更する必要がある。
ここでは、他のすべての軸を前進させながら、スケールにおける従来のアプローチに匹敵する光学系を提案する。
10^{-3}=強度分解能、フレームレートは84$ MFPS(秒間メガフレーム)、空間解像度は83 \times 52$ beam waist(111 \times 52$ waistは40$GHzの電子光学変調器でアクセス可能である)である。
これらの機能は、新しい種類の実験を解き放つ。
本研究では,局所的な化学ポテンシャル,トンネルの振幅,オンサイト相互作用,人工磁束のパターンを時間依存で制御し,完全にプログラム可能なHubbardモデルの構築と数値検証を行う。
同じアーキテクチャは2次元のツイーザーの高速で任意の置換を行い、高速な誤り訂正符号の設計から光学的制約を分離する。
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